JP2023131483A - Exhaust gas purification catalyst - Google Patents

Exhaust gas purification catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP2023131483A
JP2023131483A JP2022036273A JP2022036273A JP2023131483A JP 2023131483 A JP2023131483 A JP 2023131483A JP 2022036273 A JP2022036273 A JP 2022036273A JP 2022036273 A JP2022036273 A JP 2022036273A JP 2023131483 A JP2023131483 A JP 2023131483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
exhaust gas
catalyst
base material
nox storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022036273A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雅也 伊藤
Masaya Ito
亮太 尾上
Ryota Ogami
達也 大橋
Tatsuya Ohashi
亮佑 高須
Ryosuke Takasu
佑 大野原
Yu Onohara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cataler Corp
Original Assignee
Cataler Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cataler Corp filed Critical Cataler Corp
Priority to JP2022036273A priority Critical patent/JP2023131483A/en
Priority to PCT/JP2023/007814 priority patent/WO2023171528A1/en
Publication of JP2023131483A publication Critical patent/JP2023131483A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B01J35/56
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors

Abstract

To provide an exhaust gas purification catalyst provided with a NOx occlusion layer excellent in NOx purification performance.SOLUTION: The exhaust gas purification catalyst disclosed herein includes a substrate and a catalyst layer. The catalyst layer includes a lower layer, a middle layer, and an upper layer. The lower layer contains a catalytic metal. The upper layer contains Rh. The middle layer has a front portion located on an upstream side in a flow direction of exhaust gas and a rear portion located on a downstream side. The front portion and the rear portion each contain Pt and a NOx occlusion material. The NOx occlusion material includes at least one NOx occlusion element selected from a group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements. A ratio (CA/CB) of the concentration (CA) of the NOx occlusion element contained in the front portion per 1 L of the substrate to a concentration (CB) of the NOx occlusion element contained in the rear portion per 1 L of substrate satisfies 0<CA/CB<1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、排ガス用浄化触媒に関する。詳しくは、本発明は、基材と当該基材上に設けられた触媒層とを備え、当該触媒層がNOx吸蔵層を備える排ガス浄化用触媒に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification catalyst. Specifically, the present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst that includes a base material and a catalyst layer provided on the base material, and the catalyst layer includes a NOx storage layer.

自動車エンジン等の内燃機関から排出される排ガスから炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO)等の有害成分を除去するために、排ガス浄化用触媒が用いられている。この排ガス浄化用触媒には、触媒金属を含む三元触媒が広く用いられている。有害成分の除去効率が高いことから、触媒金属としては、Rh(ロジウム)と、Pt(白金)および/またはPd(パラジウム)と、が併用されることが多い。排ガス浄化用触媒の典型的な構成では、基材上に、三元触媒を含む触媒層が設けられる(例えば、特許文献1~5参照)。 Exhaust gas purification catalysts are used to remove harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NO x ) from the exhaust gas emitted from internal combustion engines such as automobile engines. There is. Three-way catalysts containing catalytic metals are widely used as exhaust gas purifying catalysts. Rh (rhodium) and Pt (platinum) and/or Pd (palladium) are often used together as catalyst metals because of their high removal efficiency of harmful components. In a typical configuration of an exhaust gas purifying catalyst, a catalyst layer containing a three-way catalyst is provided on a base material (see, for example, Patent Documents 1 to 5).

NOの除去に関し、アルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分がNOxを一時的に吸蔵できるため、特許文献1~5では、これらの成分が、NOx吸蔵材として用いられている。なかでも、特許文献1には、触媒層を三層構造とし、この三層構造の中層を、アルカリ金属成分またはアルカリ土類金属成分をNOx吸蔵材として含むNOx吸蔵層として構成し、さらに上層を、Rhを含有するNOx還元層として構成することによって、優れたNOx浄化性能が得られることが記載されている。 Regarding the removal of NOx , since alkali metal components and alkaline earth metal components can temporarily store NOx, these components are used as NOx storage materials in Patent Documents 1 to 5. Among them, Patent Document 1 discloses that the catalyst layer has a three-layer structure, the middle layer of this three-layer structure is configured as a NOx storage layer containing an alkali metal component or an alkaline earth metal component as a NOx storage material, and the upper layer is further configured as a NOx storage layer containing an alkali metal component or alkaline earth metal component as a NOx storage material. It is described that excellent NOx purification performance can be obtained by forming the NOx reduction layer containing Rh.

特開2018-143935号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-143935 国際公開第2020/153309号International Publication No. 2020/153309 特表2015-502855号公報Special Publication No. 2015-502855 特開2016-93760号公報JP2016-93760A 特開2003-24793号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-24793

しかしながら本発明者らが鋭意検討した結果、上記特許文献1に代表される従来技術においては、NOx浄化性能に改善の余地があることを見出した。 However, as a result of intensive study by the present inventors, it has been found that there is room for improvement in NOx purification performance in the conventional technology represented by Patent Document 1 mentioned above.

そこで、本発明は、NOx吸蔵層を備える排ガス浄化用触媒であって、NOx浄化性能に優れる排ガス浄化用触媒を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying catalyst that includes a NOx storage layer and has excellent NOx purifying performance.

本発明者らは、鋭意検討した結果、次のことを見出した。アルカリ金属成分またはアルカリ土類金属成分を含むNOx吸蔵材によるNOxの吸蔵は、触媒金属によってNOがNOに酸化され、このNOがアルカリ金属成分またはアルカリ土類金属成分と反応することで起こる。吸蔵されたNOxは昇温によって、これらの成分から脱離する。一方、触媒が高い活性を発揮するには、所定の温度(すなわち、活性温度)以上に加熱されている必要である。したがって、エンジン等の内燃機関の始動時の触媒の暖機過程において、NOx吸蔵材が、排ガス中のNOを吸蔵し、触媒暖機後にNOを放出して、加熱されて活性化した触媒がこれを浄化することで、排ガス中のNOx量を低減することができる。 The inventors of the present invention have made the following findings as a result of intensive study. Storage of NOx by a NOx storage material containing an alkali metal component or an alkaline earth metal component occurs when NO is oxidized to NO 2 by a catalyst metal, and this NO 2 reacts with the alkali metal component or alkaline earth metal component. . The stored NOx is desorbed from these components by increasing the temperature. On the other hand, in order for the catalyst to exhibit high activity, it must be heated to a predetermined temperature (ie, activation temperature) or higher. Therefore, during the warm-up process of the catalyst when starting an internal combustion engine such as an engine, the NOx storage material stores NO2 in the exhaust gas, releases NO2 after warming up the catalyst, and the heated and activated catalyst By purifying this, the amount of NOx in the exhaust gas can be reduced.

ここで、内燃機関の始動時は、排ガスによって、触媒層のフロント部分から暖められていくため、触媒層内に温度分布が生じる。その結果、触媒層のフロント部分は、温度上昇に伴い吸蔵していたNOを放出するが、触媒層のリア部分においては、触媒が活性温度にまで加熱されておらず、NOxを完全に浄化することができない。このため、上記従来技術においては、NOxがエミッションとして排出され得る。 Here, when the internal combustion engine is started, the front portion of the catalyst layer is warmed by exhaust gas, so a temperature distribution occurs within the catalyst layer. As a result, the front part of the catalyst layer releases the stored NO2 as the temperature rises, but in the rear part of the catalyst layer, the catalyst is not heated to the activation temperature and NOx is completely purified. Can not do it. Therefore, in the above-mentioned conventional technology, NOx can be emitted as emissions.

ここに開示される排ガス浄化触媒は、かかる知見に基づき完成されたものである。すなわち、ここに開示される排ガス浄化触媒は、内燃機関の排気経路内に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するのに用いられる。よって、ここに開示される排ガス浄化触媒は、内燃機関の排気経路内に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するよう構成されている。 The exhaust gas purification catalyst disclosed herein has been completed based on this knowledge. That is, the exhaust gas purification catalyst disclosed herein is disposed in an exhaust path of an internal combustion engine and is used to purify exhaust gas discharged from the internal combustion engine. Therefore, the exhaust gas purification catalyst disclosed herein is disposed in an exhaust path of an internal combustion engine and is configured to purify exhaust gas discharged from the internal combustion engine.

ここに開示される排ガス浄化触媒は、基材と、前記基材上に形成された触媒層と、を備える。前記触媒層は、前記基材側に位置する下層と、表層部側に位置する上層と、前記下層と前記上層との間に位置する中層と、を備える。前記下層は、触媒金属を含有する。前記上層は、Rhを含有する。前記中層は、前記排気経路内に配置された際に排ガスの流れ方向の上流側に位置するフロント部と、前記フロント部よりも排ガスの流れ方向の下流側に位置するリア部と、を有する。前記中層のフロント部および前記リア部はそれぞれ、Ptと、NOx吸蔵材と、を含有する。前記NOx吸蔵材は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる少なくとも1種のNOx吸蔵元素を含む。前記リア部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)に対する、前記フロント部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)の比(C/C)が、0<C/C<1を満たす。 The exhaust gas purification catalyst disclosed herein includes a base material and a catalyst layer formed on the base material. The catalyst layer includes a lower layer located on the base material side, an upper layer located on the surface layer side, and an intermediate layer located between the lower layer and the upper layer. The lower layer contains a catalytic metal. The upper layer contains Rh. The middle layer includes a front part located upstream in the exhaust gas flow direction when disposed in the exhaust path, and a rear part located downstream of the front part in the exhaust gas flow direction. The front part and the rear part of the middle layer each contain Pt and a NOx storage material. The NOx storage material includes at least one NOx storage element selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements. The ratio ( C A / C B ) satisfies 0<C A /C B <1.

このような構成によれば、複層構造の触媒層に、排ガスの流れ方向における上流側のフロント部と、下流側のリア部とを有するNOx吸蔵層が設けられており、当該フロント部中のNOx吸蔵材の濃度と、当該リア部中のNOx吸蔵材の濃度とが、リア部の方が高くなるように異なっている。よって、このような構成によれば、内燃機関の始動時において触媒層のリア部分の暖機が不十分な場合でも、NOx吸蔵層のフロント部よりも豊富に存在するリア部のNOx吸蔵材によって、フロント部から放出されたNOを吸蔵することができる。さらに、NOx吸蔵層がPtを含有することで、NOx吸蔵効率が高められている。 According to such a configuration, the catalyst layer having a multilayer structure is provided with a NOx storage layer having a front part on the upstream side in the flow direction of exhaust gas and a rear part on the downstream side. The concentration of the NOx storage material and the concentration of the NOx storage material in the rear portion are different from each other such that the concentration of the NOx storage material in the rear portion is higher than that in the rear portion. Therefore, with such a configuration, even if the rear portion of the catalyst layer is insufficiently warmed up at the time of starting the internal combustion engine, the NOx storage material in the rear portion, which is more abundant than the front portion of the NOx storage layer, will , can store NO 2 released from the front part. Furthermore, since the NOx storage layer contains Pt, the NOx storage efficiency is increased.

そして、ここに開示される排ガス浄化触媒においては、Rhを含有する層が、NOx吸蔵層の上側に配置されている。このような構成によれば、リア部のNOx吸蔵材からNOが放出された際に、効率よくNOを浄化することができる。その結果、ここに開示される排ガス浄化触媒によれば、内燃機関の始動時におけるNOxのエミッションとしての排出を抑制しつつ、NOxを高効率で浄化することができ、NOx浄化性能に優れる。 In the exhaust gas purification catalyst disclosed herein, the Rh-containing layer is disposed above the NOx storage layer. According to such a configuration, when NO 2 is released from the NOx storage material in the rear portion, it is possible to efficiently purify the NO 2 . As a result, the exhaust gas purification catalyst disclosed herein can purify NOx with high efficiency while suppressing the emission of NOx as emissions when starting an internal combustion engine, and has excellent NOx purification performance.

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様においては、前記比(C/C)が、0.2<C/C<0.8を満たす。このような構成によれば、NOx浄化性能がより高くなる。 In a preferred embodiment of the exhaust gas purifying catalyst disclosed herein, the ratio (C A /C B ) satisfies 0.2<C A /C B <0.8. According to such a configuration, the NOx purification performance becomes higher.

ここに開示される排ガス浄化用触媒のより好ましい一態様においては、前記比(C/C)が、0.4<C/C<0.7を満たす。このような構成によれば、NOx浄化性能が特に高くなる。 In a more preferable embodiment of the exhaust gas purifying catalyst disclosed herein, the ratio (C A /C B ) satisfies 0.4<C A /C B <0.7. According to such a configuration, the NOx purification performance becomes particularly high.

ここに開示される排ガス浄化用触媒の好ましい一態様においては、前記フロント部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)が、0g/L超20g/L以下であり、かつ前記リア部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)が、20g/L以上である。このような構成によれば、NOx浄化性能がより高くなる。 In a preferred embodiment of the exhaust gas purification catalyst disclosed herein, the concentration (C A ) of the NOx storage element contained in the front portion per 1 L of the base material is more than 0 g/L and 20 g/L or less, Further, the concentration (C B ) of the NOx storage element contained in the rear portion per 1 L of the base material is 20 g/L or more. According to such a configuration, the NOx purification performance becomes higher.

ここに開示される排ガス浄化用触媒のより好ましい一態様においては、前記下層に含まれる触媒金属が、Pdである。このような構成によれば、HCおよびCOを含めた排ガスの有害成分の浄化性能に特に優れる。 In a more preferred embodiment of the exhaust gas purifying catalyst disclosed herein, the catalytic metal contained in the lower layer is Pd. According to such a configuration, the performance of purifying harmful components of exhaust gas including HC and CO is particularly excellent.

一実施形態に係る排ガス浄化用触媒を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exhaust gas purifying catalyst according to an embodiment. 図1の排ガス浄化用触媒を筒軸方向に切断した部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the exhaust gas purifying catalyst of FIG. 1 taken along the cylinder axis.

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚み等)は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。また、本明細書において範囲を示す「A~B」(A,Bは任意の数値)の表記は、A以上B以下の意と共に、「好ましくはAより大きい」および「好ましくはBより小さい」の意を包含する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification that are necessary for implementing the present invention can be understood as matters designed by those skilled in the art based on the prior art in the relevant field. The present invention can be implemented based on the content disclosed in this specification and the common general knowledge in the field. Further, in the following drawings, members and parts that have the same function are given the same reference numerals, and overlapping explanations may be omitted or simplified. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not necessarily reflect the actual dimensional relationships. In addition, in this specification, the notation "A to B" (A and B are arbitrary numerical values) indicating a range means not less than A but not more than B, as well as "preferably larger than A" and "preferably smaller than B." includes the meaning of

ここに開示される排ガス浄化用触媒は、内燃機関の排気経路内に配置されて、当該内燃機関から排出される排ガスを浄化するものである。排ガス浄化用触媒は、基材と、当該基材上に形成された触媒層とを、少なくとも備え、当該触媒層は、特有の複層構造を有している。ここに開示される排ガス浄化用触媒は、基材の種類と形状、触媒層の設計等を適宜選択し、種々の内燃機関、特に自動車エンジンの排気系(排気管)に配置することができる。以下、ここに開示される排ガス浄化用触媒を、内燃機関が自動車のガソリンエンジンである場合を前提として説明するが、ここに開示される排ガス浄化用触媒をかかる用途に限定することを意図したものではない。 The exhaust gas purifying catalyst disclosed herein is arranged in an exhaust path of an internal combustion engine to purify exhaust gas discharged from the internal combustion engine. The exhaust gas purifying catalyst includes at least a base material and a catalyst layer formed on the base material, and the catalyst layer has a unique multilayer structure. The exhaust gas purifying catalyst disclosed herein can be placed in the exhaust system (exhaust pipe) of various internal combustion engines, particularly automobile engines, by appropriately selecting the type and shape of the base material, the design of the catalyst layer, etc. The exhaust gas purification catalyst disclosed herein will be explained below on the assumption that the internal combustion engine is a gasoline engine for an automobile, but it is intended that the exhaust gas purification catalyst disclosed herein be limited to such applications. isn't it.

<基材>
図1は一実施形態にかかる排ガス浄化用触媒100の構造を示す模式図であり、特に基材10の構造を示している。図1において、矢印Fは、排気経路内に配置された際の排ガスの流れ方向を示す。矢印Xは、基材10の筒軸方向を示す。X1は、排ガスの流れ方向Fにおける上流側を示し、X2は排ガスの流れ方向Fにおける下流側を示す。
<Base material>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an exhaust gas purifying catalyst 100 according to an embodiment, and particularly shows the structure of the base material 10. As shown in FIG. In FIG. 1, arrow F indicates the flow direction of exhaust gas when placed in the exhaust path. Arrow X indicates the cylindrical axis direction of the base material 10. X1 indicates the upstream side in the exhaust gas flow direction F, and X2 indicates the downstream side in the exhaust gas flow direction F.

排ガス浄化用触媒100を構成する上記基材10としては、従来この種の用途に用いられる種々の素材及び形態のものを採用することができる。例えば、素材としては、高耐熱性を有することから、コージェライト、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素等のセラミックスが好適である。あるいは、合金(ステンレス鋼等)製の基材を使用することができる。 As the base material 10 constituting the exhaust gas purification catalyst 100, various materials and shapes conventionally used for this type of application can be employed. For example, ceramics such as cordierite, aluminum titanate, and silicon carbide are suitable as materials because they have high heat resistance. Alternatively, a substrate made of an alloy (such as stainless steel) can be used.

形態に関し、例えば、図1では、基材10は、規則的に配列された複数のセル12と、複数のセル12を構成するリブ壁14とを有するハニカム構造を有している。セル12は、排ガスの通路として機能する貫通孔である。リブ壁14は、各セル12を仕切る隔壁である。セル12を排ガスが通過する際に、排ガスはリブ壁14に接触可能に構成されている。図1では、セル12の断面形状は、四角形であるが、その他の形状(例、円形、三角形、六角形等)であってよい。 Regarding the form, for example, in FIG. 1, the base material 10 has a honeycomb structure having a plurality of regularly arranged cells 12 and rib walls 14 that constitute the plurality of cells 12. The cell 12 is a through hole that functions as a passage for exhaust gas. The rib wall 14 is a partition wall that partitions each cell 12. When the exhaust gas passes through the cell 12, the exhaust gas is configured to be able to come into contact with the rib wall 14. In FIG. 1, the cross-sectional shape of the cell 12 is a quadrilateral, but it may have another shape (eg, circular, triangular, hexagonal, etc.).

図1では、基材10の外形は、円筒形状であるが、基材10の外形は、その他の形状(例、楕円筒形、多角筒形等)であってよい。図1では、基材10は、ハニカム基材であるが、フォーム形状、ペレット形状等を有する基材であってもよい。基材10の体積は、典型的には、概ね0.1~10Lであり、例えば0.5~5Lである。また、基材10の筒軸方向Xに沿う長さ(全長)は、典型的には、概ね10~500mmであり、例えば50~300mmである。なお、本明細書において、基材10の体積とは、基材の純容積に加えて、セルなどの内部空隙の容積を含めた嵩容積のことをいう。 In FIG. 1, the outer shape of the base material 10 is cylindrical, but the outer shape of the base material 10 may be other shapes (eg, elliptical cylinder shape, polygonal cylinder shape, etc.). Although the base material 10 is a honeycomb base material in FIG. 1, it may be a base material having a foam shape, a pellet shape, or the like. The volume of the base material 10 is typically approximately 0.1 to 10L, for example 0.5 to 5L. Further, the length (total length) of the base material 10 along the cylinder axis direction X is typically approximately 10 to 500 mm, for example 50 to 300 mm. Note that in this specification, the volume of the base material 10 refers to the bulk volume including the volume of internal voids such as cells in addition to the pure volume of the base material.

図1では、基材10は、セル12の入口側開口および出口側開口が閉塞されていないストレートフロー型の基材である。しかしながら、基材10は、多数のセル12の入口側開口および出口側開口が交互に閉塞され、排ガスが、一のセル(入り側セル)からリブ壁を通過して、隣接するセル(出側セル)に流れていく、ウォールフロー型(言い換えると、ウォールスルー型)の基材であってもよい。 In FIG. 1, the base material 10 is a straight flow type base material in which the inlet and outlet openings of the cells 12 are not closed. However, in the base material 10, the inlet side openings and outlet side openings of a large number of cells 12 are alternately closed, and exhaust gas passes from one cell (inlet side cell) through the rib wall to the adjacent cell (outlet side cell). It may be a wall-flow type (in other words, a wall-through type) base material that flows into the cell.

<触媒層>
図2に、排ガス浄化用触媒100が備える触媒層20の構成を模式的に示す。図2は、排ガス浄化用触媒100の部分断面図である。図2において、矢印F、矢印X、X1、およびX2は、図1と同義である。
<Catalyst layer>
FIG. 2 schematically shows the configuration of the catalyst layer 20 included in the exhaust gas purification catalyst 100. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the exhaust gas purifying catalyst 100. In FIG. 2, arrows F, X, X1, and X2 have the same meanings as in FIG.

図2に示すように、触媒層20は、基材10上に形成される。典型的には、触媒層20は、基材10の内部表面上に形成される。触媒層20は、基材10側に位置する下層22と、触媒層20の表層部側に位置する上層26と、下層22と上層26との間に位置する中層24と、を備える。中層24は、排ガスの流れ方向Fの上流側X1に位置するフロント部24aと、当該フロント部24aよりも排ガスの流れ方向Fの下流側X2に位置するリア部24bと、を有する。 As shown in FIG. 2, the catalyst layer 20 is formed on the base material 10. Typically, catalyst layer 20 is formed on the interior surface of substrate 10. The catalyst layer 20 includes a lower layer 22 located on the base material 10 side, an upper layer 26 located on the surface layer side of the catalyst layer 20, and a middle layer 24 located between the lower layer 22 and the upper layer 26. The middle layer 24 has a front part 24a located on the upstream side X1 in the exhaust gas flow direction F, and a rear part 24b located on the downstream side X2 in the exhaust gas flow direction F than the front part 24a.

なお、触媒層20は、本発明の効果を顕著に阻害しない範囲内で、下層22、中層24、および上層26以外の層を含んでいてもよい。また、図示例では、下層22、中層24、および上層26は、同じ厚みを有しているが、異なる厚みを有していてもよい。下層22の厚みは、特に限定されないが、例えば10μm~30μmで、好ましくは15μm~25μmである。中層24の厚みは、特に限定されないが、例えば40μm~60μmで、好ましくは45μm~55μmである。特に限定されないが、上層26の厚みは、例えば20μm~40μmで、好ましくは25μm~35μmである。 Note that the catalyst layer 20 may include layers other than the lower layer 22, the middle layer 24, and the upper layer 26 as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Further, in the illustrated example, the lower layer 22, the middle layer 24, and the upper layer 26 have the same thickness, but may have different thicknesses. The thickness of the lower layer 22 is not particularly limited, but is, for example, 10 μm to 30 μm, preferably 15 μm to 25 μm. The thickness of the middle layer 24 is not particularly limited, but is, for example, 40 μm to 60 μm, preferably 45 μm to 55 μm. Although not particularly limited, the thickness of the upper layer 26 is, for example, 20 μm to 40 μm, preferably 25 μm to 35 μm.

触媒層20(すなわち、下層22、中層24、および上層26のそれぞれ)は、触媒金属と、当該触媒金属を担持する担体と、を含有する。 The catalyst layer 20 (that is, each of the lower layer 22, middle layer 24, and upper layer 26) contains a catalyst metal and a carrier supporting the catalyst metal.

下層22、中層24、および上層26に含まれる触媒金属の種類については後述する。触媒層20全体における触媒金属の合計含有量は、特に限定されないが、基材10の体積1L当たりの触媒金属の含有量として、例えば0.5g/L以上であり、好ましくは1.0g/L以上であり、より好ましくは2.0g/L以上である。一方、触媒層20全体における触媒金属の合計含有量は、基材10の体積1L当たりの触媒金属の含有量として、例えば8.0g/L以下であり、好ましくは7.0g/L以下であり、より好ましくは6.0g/L以下である。 The types of catalyst metals contained in the lower layer 22, middle layer 24, and upper layer 26 will be described later. The total content of catalyst metals in the entire catalyst layer 20 is not particularly limited, but the content of catalyst metals per 1L of volume of the base material 10 is, for example, 0.5 g/L or more, preferably 1.0 g/L. or more, and more preferably 2.0 g/L or more. On the other hand, the total content of catalytic metals in the entire catalyst layer 20 is, for example, 8.0 g/L or less, preferably 7.0 g/L or less, as the catalytic metal content per 1 L of volume of the base material 10. , more preferably 6.0 g/L or less.

触媒層20全体のコート量は、基材10の種類に応じて適宜決定してよく、特に限定されない。触媒層20全体のコート量は、基材10の体積1L当たりの量として、例えば150g/L~450g/Lであり、好ましくは200g/L~400g/Lであり、より好ましくは250g/L~350g/Lである。 The coating amount of the entire catalyst layer 20 may be appropriately determined depending on the type of the base material 10 and is not particularly limited. The coating amount of the entire catalyst layer 20 is, for example, 150 g/L to 450 g/L, preferably 200 g/L to 400 g/L, and more preferably 250 g/L to 450 g/L, per 1 L volume of the base material 10. It is 350g/L.

触媒層20全体のコート長(基材10の筒軸方向Xにおける平均塗布長さ)は、例えば、基材10の全長(筒軸方向Xの平均寸法)の60%以上であり、基材10の全長の70%以上、80%以上、90%以上、または100%であってよい。 The coating length of the entire catalyst layer 20 (average coating length in the cylinder axis direction X of the base material 10) is, for example, 60% or more of the total length of the base material 10 (average dimension in the cylinder axis direction It may be 70% or more, 80% or more, 90% or more, or 100% of the total length of.

触媒層20のコート厚み(平均厚み)は、例えば3~300μmであり、5~200μm、または10~100μmであってよい。 The coating thickness (average thickness) of the catalyst layer 20 is, for example, 3 to 300 μm, and may be 5 to 200 μm, or 10 to 100 μm.

触媒層20に含まれる触媒金属は、排ガスとの接触面積を高める観点から、十分に小さい粒径の微粒子であることが好ましい。触媒金属の平均粒径は、例えば1nm~15nmであり、好ましくは1nm~10nmであり、より好ましくは1nm~5nmである。なお、触媒金属の平均粒子径は、触媒金属の透過電子顕微鏡(TEM)画像を取得し、当該画像において任意に選ばれる50個以上の触媒金属の粒径の平均値として求めることができる。 The catalyst metal contained in the catalyst layer 20 is preferably fine particles with a sufficiently small particle size from the viewpoint of increasing the contact area with exhaust gas. The average particle size of the catalyst metal is, for example, 1 nm to 15 nm, preferably 1 nm to 10 nm, and more preferably 1 nm to 5 nm. Note that the average particle size of the catalyst metal can be obtained by acquiring a transmission electron microscope (TEM) image of the catalyst metal and determining the average value of the particle sizes of 50 or more arbitrarily selected catalyst metals in the image.

触媒金属を担持する担体としては、排ガス浄化用触媒の触媒金属の担体として用いられる公知の材料を使用することができる。担体は、典型的には、無機多孔質体である。担体の例としては、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、酸化チタン(TiO、チタニア)、酸化ジルコニウム(ZrO、ジルコニア)、酸化ケイ素(SiO、シリカ)等の酸素貯蔵能を有しない材料(非OSC材);セリア(CeO)、セリアを含む複合酸化物等の酸素貯蔵能を有する材料(OSC材);などが挙げられる。担体は、非OSC材およびOSC材のいずれかであってよく、両方であってよい。 As the carrier supporting the catalytic metal, a known material used as a catalytic metal carrier of an exhaust gas purifying catalyst can be used. The carrier is typically an inorganic porous body. Examples of carriers include aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina), titanium oxide (TiO 2 , titania), zirconium oxide (ZrO 2 , zirconia), and silicon oxide (SiO 2 , silica), which have an oxygen storage capacity. Materials with oxygen storage ability (OSC materials) such as ceria (CeO 2 ) and composite oxides containing ceria; and the like. The carrier may be either a non-OSC material, an OSC material, or both.

非OSC材として用いられる酸化物には、耐熱性等を向上させるために、Pr、Nd、La、Y等の希土類元素の酸化物が、少量(例えば、1質量%以上10質量%以下)添加されていてもよい。耐熱性および耐久性に特に優れることから、非OSC材は、Alが好ましく、Laが複合化されたAl(La-Al複合酸化物;LA複合酸化物)であることがより好ましい。 Oxides used as non-OSC materials contain small amounts of oxides of rare earth elements such as Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , and Y 2 O 3 in order to improve heat resistance. For example, 1% by mass or more and 10% by mass or less) may be added. Since it has particularly excellent heat resistance and durability, the non-OSC material is preferably Al 2 O 3 , and Al 2 O 3 composited with La 2 O 3 (La 2 O 3 -Al 2 O 3 composite oxide; LA composite oxide) is more preferable.

触媒層20中の非OSC材の含有量は、特に限定されないが、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは100g/L以上370g/L以下であり、より好ましくは170g/L以上300g/L以下である。 The content of the non-OSC material in the catalyst layer 20 is not particularly limited, but is preferably 100 g/L or more and 370 g/L or less, more preferably 170 g/L or more and 300 g/L, per 1 L volume of the base material 10. /L or less.

OSC材に関し、セリアを含む複合酸化物としては、セリアとジルコニアとを含む複合酸化物(例、セリア-ジルコニア複合酸化物、いわゆる、CZ複合酸化物またはZC複合酸化物)などが挙げられる。OSC材に酸化ジルコニウムが含有されている場合には、酸化セリウムの熱劣化を抑制できることから、OSC材としては、セリア-ジルコニア複合酸化物が好ましい。 Regarding the OSC material, examples of complex oxides containing ceria include complex oxides containing ceria and zirconia (eg, ceria-zirconia complex oxides, so-called CZ complex oxides or ZC complex oxides). When the OSC material contains zirconium oxide, thermal deterioration of cerium oxide can be suppressed, so ceria-zirconia composite oxide is preferable as the OSC material.

OSC材は、特性(特に耐熱性と酸素吸放出特性等)の向上を目的として、希土類元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、Si、Al等の酸化物を含んでいてもよい。希土類元素の例としては、Sc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどが挙げられる。希土類元素の酸化物としては、好適にはPr、Nd、La、およびYである。 OSC materials contain oxides of rare earth elements, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, transition metal elements, Si, Al, etc. for the purpose of improving properties (especially heat resistance and oxygen absorption/release properties, etc.). Good too. Examples of rare earth elements include Sc, Y, La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and the like. Preferred rare earth element oxides are Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , La 2 O 3 , and Y 2 O 3 .

OSC材が酸化セリウムを含む複合酸化物である場合、その酸素吸蔵能を十分に発揮させる観点から、酸化セリウムの含有率は、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは25質量%以上である。一方、酸化セリウムの含有率が高過ぎると、OSC材の塩基性が高くなり過ぎるおそれがある。そのため、酸化セリウムの含有率は、好ましくは90質量%以下であり、より好ましくは75質量%以下である。 When the OSC material is a composite oxide containing cerium oxide, the content of cerium oxide is preferably 10% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, from the viewpoint of fully demonstrating its oxygen storage capacity. be. On the other hand, if the content of cerium oxide is too high, the basicity of the OSC material may become too high. Therefore, the content of cerium oxide is preferably 90% by mass or less, more preferably 75% by mass or less.

触媒層20中のOSC材の含有量は、特に限定されないが、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは45g/L以上250g/L以下であり、より好ましくは80g/L以上200g/L以下である。 The content of the OSC material in the catalyst layer 20 is not particularly limited, but is preferably 45 g/L or more and 250 g/L or less, more preferably 80 g/L or more and 200 g/L per 1 L volume of the base material 10. L or less.

触媒層20は、触媒金属を担持しない形態で、上記のOSC材および/または上記の非OSC材をさらに含有していてもよい。例えば、触媒層20は、触媒金属を担持する非OSC材と、触媒金属を担持しないOSC材とを含んでいてもよい。 The catalyst layer 20 may further contain the above OSC material and/or the above non-OSC material in a form that does not support a catalyst metal. For example, the catalyst layer 20 may include a non-OSC material that supports a catalytic metal and an OSC material that does not support a catalytic metal.

触媒層20は、バインダ、添加剤等を含有していてもよい。バインダの例としては、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。 The catalyst layer 20 may contain a binder, additives, and the like. Examples of binders include alumina sol, silica sol, and the like.

以下、触媒層20に含まれる、下層22、中層24、および上層26のそれぞれについて詳細に説明する。 Each of the lower layer 22, middle layer 24, and upper layer 26 included in the catalyst layer 20 will be described in detail below.

<下層>
下層22は、触媒金属を含有する。当該触媒金属としては、排ガスの有害成分の浄化にあたり酸化触媒および/または還元触媒として機能し得る種々の金属種を使用可能である。触媒金属の典型例としては、白金族、すなわち、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)が挙げられる。また、白金族にかえて、あるいは白金族に加えて、他の金属種を使用してもよい。例えば、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)などの金属種を使用してもよい。また、これらの金属のうちの2種以上を合金化したものを用いてもよい。後述のように、上層26に、還元活性(NOx浄化能)の高いRhが用いられていることから、下層22に含まれる触媒金属は、酸化活性(HCおよびCO浄化能)が高いものが好ましい。具体的には、下層22に含まれる触媒金属は、好ましくはPdおよびPtのうちの少なくとも一方であり、より好ましくはPdである。Pdは、他の触媒金属と比べて、酸化状態でも活性が低下し難いという利点を有する。下層22がPdを含有することにより、HCおよびCOを特に効率よく除去することができ、排ガス浄化用触媒100が、HCおよびCOを含めた排ガスの有害成分の浄化性能に特に優れたものとなる。
<Lower layer>
Lower layer 22 contains catalytic metal. As the catalyst metal, various metal species can be used that can function as an oxidation catalyst and/or a reduction catalyst in purifying harmful components of exhaust gas. Typical examples of catalytic metals include the platinum group: rhodium (Rh), palladium (Pd), platinum (Pt), ruthenium (Ru), osmium (Os), and iridium (Ir). Further, other metal species may be used instead of or in addition to the platinum group metal. For example, metal species such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au) may be used. Furthermore, an alloy of two or more of these metals may be used. As described later, since Rh, which has high reduction activity (NOx purification ability) is used in the upper layer 26, it is preferable that the catalyst metal contained in the lower layer 22 has high oxidation activity (HC and CO purification ability). . Specifically, the catalyst metal contained in the lower layer 22 is preferably at least one of Pd and Pt, and more preferably Pd. Compared to other catalyst metals, Pd has the advantage that its activity is less likely to decrease even in an oxidized state. By containing Pd in the lower layer 22, HC and CO can be removed particularly efficiently, and the exhaust gas purification catalyst 100 has particularly excellent performance in purifying harmful components of exhaust gas including HC and CO. .

下層22における触媒金属の含有量は特に限定されない。触媒金属の含有量が少なすぎると、触媒金属により得られる触媒活性が不十分となることがある。一方、触媒金属の含有量が多すぎると、触媒金属が粒成長を起こしやすくなると同時にコスト面でも不利である。このため、下層22における触媒金属の含有量は、基材10の体積1L当たりの触媒金属(特に、Pd)の含有量として、好ましくは0.1g/L~5g/Lであり、より好ましくは0.5g/L~3g/Lである。 The content of the catalyst metal in the lower layer 22 is not particularly limited. If the content of the catalytic metal is too low, the catalytic activity obtained by the catalytic metal may be insufficient. On the other hand, if the content of the catalytic metal is too large, the catalytic metal tends to cause grain growth and is also disadvantageous in terms of cost. Therefore, the content of the catalyst metal in the lower layer 22 is preferably 0.1 g/L to 5 g/L, more preferably It is 0.5g/L to 3g/L.

下層22は、OSC材を含むことが好ましい。OSC材は、担体であっても非担体であってもよい。下層22は、OSC材と非OSC材とを含むことがより好ましい。下層22におけるOSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは20g/L~100g/Lであり、より好ましくは30g/L~80g/Lである。また、下層22における非OSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは30g/L~130g/Lであり、より好ましくは50g/L~100g/Lである。 Preferably, the lower layer 22 includes an OSC material. The OSC material may be a carrier or non-carrier. More preferably, the lower layer 22 includes an OSC material and a non-OSC material. The content of the OSC material in the lower layer 22 is preferably 20 g/L to 100 g/L, more preferably 30 g/L to 80 g/L, per 1 L volume of the base material 10. Further, the content of the non-OSC material in the lower layer 22 is preferably 30 g/L to 130 g/L, more preferably 50 g/L to 100 g/L, per 1 L volume of the base material 10.

下層22は、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類金属元素、遷移金属元素等を含む補助材料を含有していてもよい。補助材料は、これらの元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、ハロゲン化物等であってよい。例えば、下層22がアルカリ土類元素(例、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)等)を含有する場合には、アルカリ土類元素によって、触媒金属(特に酸化触媒)の被毒を抑制することができる。また、アルカリ土類元素によって、触媒金属の分散性が高められ、触媒金属の粒成長に伴うシンタリングを抑制することができる。また、下層22が、OSC材と共にアルカリ土類元素を含む場合には、理論空燃比よりも燃料が薄いリーン雰囲気(酸素過剰雰囲気)において、OSC材への酸素吸収量をさらに向上させることができる。 The lower layer 22 may contain auxiliary materials including alkali metal elements, alkaline earth metal elements, rare earth metal elements, transition metal elements, and the like. Auxiliary materials may be oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, phosphates, acetates, formates, oxalates, halides, etc. of these elements. For example, when the lower layer 22 contains an alkaline earth element (e.g., calcium (Ca), barium (Ba), etc.), poisoning of the catalyst metal (particularly the oxidation catalyst) can be suppressed by the alkaline earth element. I can do it. Further, the alkaline earth element improves the dispersibility of the catalyst metal, and can suppress sintering accompanying grain growth of the catalyst metal. Furthermore, when the lower layer 22 contains an alkaline earth element together with the OSC material, the amount of oxygen absorbed into the OSC material can be further improved in a lean atmosphere (oxygen-excess atmosphere) where the fuel is thinner than the stoichiometric air-fuel ratio. .

本実施形態においては、中層24が、NOx吸蔵層として機能することから、下層22は、NOx吸蔵材を実質的に含まなくてよい。本明細書において、層がある成分を実質的に含まないとは、その層の全質量に対するある成分の含有量が、1質量%以下(好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、さらに好ましくは0質量%)であることをいう。好ましくは、下層22は、NOx吸蔵材、アルカリ金属元素を含む補助材料、およびアルカリ土類金属元素を含む補助材料を、実質的に含有しない。 In this embodiment, since the middle layer 24 functions as a NOx storage layer, the lower layer 22 does not need to contain substantially NOx storage material. In the present specification, a layer substantially free of a certain component means that the content of the certain component based on the total mass of the layer is 1% by mass or less (preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less). 1% by mass or less, more preferably 0% by mass). Preferably, the lower layer 22 is substantially free of NOx storage material, auxiliary material containing an alkali metal element, and auxiliary material containing an alkaline earth metal element.

<中層>
触媒層20において、中層24は、触媒層およびNOx吸蔵層として機能する。
<Middle layer>
In the catalyst layer 20, the middle layer 24 functions as a catalyst layer and a NOx storage layer.

中層24のフロント部24aおよびリア部24bはそれぞれ、触媒金属としてPtを含有する。Ptは、触媒金属の中でNO酸化性能が最も高いため、中層24がPtを含むことにより、NOx吸蔵材の近傍で、NOを吸蔵される形態であるNOに変換することができる。また、Ptは、パラフィン系HCに対する反応性が高く、中層24がPtを含むことにより、HCを効率よく浄化することができる。中層24におけるPtの含有量は特に限定されない。Ptの含有量が少なすぎると、Ptにより得られる触媒活性が不十分となることがある。一方、Ptの含有量が多すぎると、Ptが粒成長を起こしやすくなると同時にコスト面でも不利である。このため、基材10の体積1L当たりのPtの含有量は、好ましくは0.1g/L~5g/Lであり、より好ましくは0.5g/L~3g/Lである。 The front part 24a and the rear part 24b of the middle layer 24 each contain Pt as a catalyst metal. Since Pt has the highest NO oxidation performance among catalyst metals, by including Pt in the middle layer 24, NO can be converted to NO 2 in the stored form in the vicinity of the NOx storage material. Furthermore, Pt has high reactivity with paraffinic HC, and by including Pt in the middle layer 24, HC can be efficiently purified. The content of Pt in the middle layer 24 is not particularly limited. If the content of Pt is too low, the catalytic activity obtained by Pt may become insufficient. On the other hand, if the content of Pt is too high, Pt tends to cause grain growth and is also disadvantageous in terms of cost. Therefore, the content of Pt per liter of volume of the base material 10 is preferably 0.1 g/L to 5 g/L, more preferably 0.5 g/L to 3 g/L.

中層24のフロント部24a中のPtの濃度(P)は、中層24のリア部24b中のPtの濃度(P)と、同程度であることが好ましい。具体的には、比(P/P)が、0.5≦P/P≦1.5を満たすことが好ましく、0.8≦P/P≦1.2を満たすことがより好ましく、P/P=1.0であることが最も好ましい。 It is preferable that the concentration of Pt (P A ) in the front portion 24 a of the middle layer 24 is approximately the same as the concentration of Pt (P B ) in the rear portion 24 b of the middle layer 24 . Specifically, the ratio ( PA / PB ) preferably satisfies 0.5≦ PA / PB ≦1.5, and preferably satisfies 0.8≦ PA / PB ≦1.2. is more preferable, and most preferably P A /P B =1.0.

中層24のフロント部24aおよびリア部24bはそれぞれ、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選ばれる少なくとも1種のNOx吸蔵元素を含むNOx吸蔵材を含有する。当該NOx吸蔵材は、上記の元素を含有する限りその種類には特に制限はないが、当該NOx吸蔵材は、典型的には、当該少なくとも1種のNOx吸蔵元素を含み、かつ炭酸塩もしくは酸化物の形態にある化合物、またはそれらの組み合わせである。アルカリ金属の例としては、Li、K、Cs等が挙げられ、なかでもKが好ましい。アルカリ土類金属の例としては、Mg、Sr、Ba等が挙げられ、なかでもBaが好ましい。NOx吸蔵材として、特に好ましくは、Baを含む酸化物およびBaを含む炭酸塩からなる群より選ばれる1種の化合物である。 The front part 24a and the rear part 24b of the middle layer 24 each contain a NOx storage material containing at least one NOx storage element selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. The type of the NOx storage material is not particularly limited as long as it contains the above elements, but typically the NOx storage material contains the at least one NOx storage element and contains carbonate or oxidation. A compound in the form of a product, or a combination thereof. Examples of alkali metals include Li, K, Cs, etc., with K being preferred among them. Examples of alkaline earth metals include Mg, Sr, Ba, etc., with Ba being particularly preferred. Particularly preferred as the NOx storage material is one compound selected from the group consisting of Ba-containing oxides and Ba-containing carbonates.

本実施形態の中層24においては、リア部24bに含まれるNOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)(以下、これを「リア部24bのNOx吸蔵元素濃度(C)」ともいう)が、フロント部24aに含まれるNOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)(以下、これを「フロント部24aのNOx吸蔵元素濃度(C)」ともいう)よりも高くなっている。したがって、リア部24bのNOx吸蔵元素濃度(C)に対するフロント部24aのNOx吸蔵元素濃度(C)の比(C/C)が、0<C/C<1を満たす。 In the middle layer 24 of this embodiment, the concentration (C B ) of the NOx storage element contained in the rear part 24b per 1 L of the base material (hereinafter also referred to as "NOx storage element concentration (C B ) in the rear part 24b") ) is higher than the concentration (C A ) of the NOx storage element contained in the front part 24a per liter of base material (hereinafter also referred to as "NOx storage element concentration (C A ) of the front part 24a"). There is. Therefore, the ratio (C A /C B ) of the NOx storage element concentration (C A ) in the front part 24a to the NOx storage element concentration (C B ) in the rear part 24 b satisfies 0<C A / C B <1.

内燃機関の始動時は、排ガスによって、触媒層20のフロント部分から暖められていくため、触媒層20内に温度分布が生じる。触媒層20の中層24のフロント部24aは、温度上昇に伴い吸蔵していたNOを放出するが、触媒層20のリア部分においては、触媒が活性温度にまで十分に加熱されておらず、NOxを完全に浄化することができない。 When the internal combustion engine is started, the front portion of the catalyst layer 20 is warmed by exhaust gas, so a temperature distribution occurs within the catalyst layer 20. The front portion 24a of the middle layer 24 of the catalyst layer 20 releases the stored NO 2 as the temperature rises, but in the rear portion of the catalyst layer 20, the catalyst is not sufficiently heated to the activation temperature. NOx cannot be completely purified.

そこで、本実施形態では、触媒層20の中層24のリア部24bが、NOx吸蔵材をフロント部24aよりも多く含んでいる。このため、内燃機関の始動時において触媒層20のリア部分の暖機が不十分な場合でも、フロント部24aよりも豊富に存在するリア部24bのNOx吸蔵材によって、フロント部24aから放出されたNOを吸蔵することができる。これにより、内燃機関の始動時においてNOxがエミッションとして放出されることを抑制することができる。また、触媒層20の暖機完了後において、フューエルカット(F/C)後、高SV条件下、またはAFR変動に制御が追従できない場合などにおいて、フロント部24aでNOを吸蔵しきれない場合でも、フロント部24aよりも豊富に存在するリア部24bのNOx吸蔵材によって、フロント部24aから放出されたNOを吸蔵することができる。 Therefore, in this embodiment, the rear portion 24b of the middle layer 24 of the catalyst layer 20 contains more NOx storage material than the front portion 24a. Therefore, even if the rear portion of the catalyst layer 20 is not sufficiently warmed up at the time of starting the internal combustion engine, NOx is released from the front portion 24a due to the NOx storage material in the rear portion 24b, which is present more abundantly than in the front portion 24a. It can store NO2 . Thereby, it is possible to suppress the release of NOx as emissions when starting the internal combustion engine. In addition, if NO 2 cannot be stored in the front section 24a after the catalyst layer 20 has been warmed up, after fuel cut (F/C), under high SV conditions, or when the control cannot follow AFR fluctuations, etc. However, the NOx storage material in the rear part 24b, which is present more abundantly than in the front part 24a, can store NO2 released from the front part 24a.

より高いNOx浄化性能の観点から、上記比(C/C)は、好ましくは0.1<C/C<0.85を満たし、より好ましくは0.2<C/C<0.8を満たし、さらに好ましくは0.4<C/C<0.7を満たす。 From the viewpoint of higher NOx purification performance, the ratio (C A /C B ) preferably satisfies 0.1<C A /C B <0.85, more preferably 0.2<C A /C B <0.8, more preferably 0.4<C A /C B <0.7.

より高いNOx浄化性能の観点から、フロント部24aのNOx吸蔵元素濃度(C)が、0g/L超20g/L以下であり、リア部24b中のNOx吸蔵材についての上記濃度(C)が、20g/L以上であることが好ましい。フロント部24aのNOx吸蔵元素濃度(C)は、3g/L以上が好ましく、5g/L以上がより好ましい。リア部24bのNOx吸蔵元素濃度(C)は、30g/L以上がより好ましく、37.5g/L以上がより好ましい。なお、製造上の限界等の理由から、リア部24bのNOx吸蔵元素濃度(C)は、40g/L以下であり得る。 From the viewpoint of higher NOx purification performance, the NOx storage element concentration (C A ) in the front part 24a is more than 0 g/L and 20 g/L or less, and the above concentration (C B ) of the NOx storage material in the rear part 24b is set. is preferably 20 g/L or more. The NOx storage element concentration (C A ) of the front portion 24a is preferably 3 g/L or more, more preferably 5 g/L or more. The NOx storage element concentration (C B ) in the rear portion 24b is more preferably 30 g/L or more, and more preferably 37.5 g/L or more. Note that due to manufacturing limitations and the like, the NOx storage element concentration (C B ) in the rear portion 24b may be 40 g/L or less.

中層24は、OSC材を含むことが好ましい。OSC材は、担体であっても非担体であってもよい。中層24は、OSC材と非OSC材とを含むことがより好ましい。中層24におけるOSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは20g/L~100g/Lであり、より好ましくは40g/L~80g/Lである。また、中層24における非OSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは40g/L~120g/Lであり、より好ましくは60g/L~100g/Lである。 Preferably, the middle layer 24 includes an OSC material. The OSC material may be a carrier or non-carrier. More preferably, the middle layer 24 includes an OSC material and a non-OSC material. The content of the OSC material in the middle layer 24 is preferably 20 g/L to 100 g/L, more preferably 40 g/L to 80 g/L, per 1 L volume of the base material 10. Further, the content of the non-OSC material in the middle layer 24 is preferably 40 g/L to 120 g/L, more preferably 60 g/L to 100 g/L, per 1 L volume of the base material 10.

なお、図2では、中層24において、フロント部24aとリア部24bとは接している。しかしながら、中層24において、フロント部24aとリア部24bとは離れていてもよい。また、スラリーを用いた製法上の理由等によって、フロント部24aの端部の一部と、リア部24bの端部の一部とが重なっていてもよい。 In addition, in FIG. 2, in the middle layer 24, the front part 24a and the rear part 24b are in contact with each other. However, in the middle layer 24, the front part 24a and the rear part 24b may be separated. Furthermore, for reasons such as the manufacturing method using slurry, a part of the end of the front part 24a and a part of the end of the rear part 24b may overlap.

上記のようにスラリーを用いた製法上の理由等によって、フロント部24aの端部の一部と、リア部24bの端部の一部とが重なり得るものである。よって、この重なり部分を避けるために、フロント部24aのNOx吸蔵元素濃度(C)およびリア部24bのNOx吸蔵元素濃度(C)の分析は、基材10の端部から基材10の長さの30%の位置において行ってよい。 As described above, due to reasons such as the manufacturing method using slurry, a portion of the end of the front portion 24a and a portion of the end of the rear portion 24b may overlap. Therefore, in order to avoid this overlapping part, the analysis of the NOx storage element concentration (C A ) in the front part 24a and the NOx storage element concentration (C B ) in the rear part 24b is performed from the end of the base material 10 to the base material 10. This may be done at a position of 30% of the length.

フロント部24aのコート長は、基材10の全長(すなわち、筒軸方向の平均寸法)の30%~70%が好ましく、40%~60%がより好ましく、45%~55%がさらに好ましい。同様に、リア部24bのコート長は、基材10の全長の30%~70%が好ましく、40%~60%がより好ましく、45%~55%がさらに好ましい。 The coat length of the front portion 24a is preferably 30% to 70%, more preferably 40% to 60%, and even more preferably 45% to 55% of the total length of the base material 10 (ie, the average dimension in the direction of the cylinder axis). Similarly, the coat length of the rear portion 24b is preferably 30% to 70% of the total length of the base material 10, more preferably 40% to 60%, even more preferably 45% to 55%.

<上層>
上層26は、触媒金属として、Rhを含有する。Rhは、他の触媒金属と比べて、H生成能が高く、三元性能も高い。特に、Rhは、NOx浄化能が高い。したがって、中層24よりも表層部側にある上層26が触媒金属としてRhを含有することで、中層24に吸蔵されたNOxが放出された際に、NOxを効率よく除去することができる。
<Upper layer>
The upper layer 26 contains Rh as a catalytic metal. Compared to other catalytic metals, Rh has a high ability to generate H 2 and a high ternary performance. In particular, Rh has a high NOx purification ability. Therefore, since the upper layer 26, which is closer to the surface layer than the middle layer 24, contains Rh as a catalytic metal, when the NOx stored in the middle layer 24 is released, it is possible to efficiently remove NOx.

上層26におけるRhの含有量は特に限定されない。Rhの含有量が少なすぎると、Rhにより得られる触媒活性が不十分となることがある。一方、Rhの含有量が多すぎると、Rhが粒成長を起こしやすくなると同時にコスト面でも不利である。このため、基材10の体積1L当たりのRhの含有量は、好ましくは0.01g/L~1.0g/Lであり、より好ましくは0.05g/L~0.5g/Lである。 The content of Rh in the upper layer 26 is not particularly limited. If the Rh content is too low, the catalytic activity obtained by Rh may become insufficient. On the other hand, if the Rh content is too high, Rh tends to cause grain growth and is also disadvantageous in terms of cost. Therefore, the Rh content per liter of volume of the base material 10 is preferably 0.01 g/L to 1.0 g/L, more preferably 0.05 g/L to 0.5 g/L.

上層26は、OSC材を含むことが好ましい。OSC材は、担体であっても非担体であってもよい。上層26は、OSC材と非OSC材とを含むことがより好ましい。上層26におけるOSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは5g/L~50g/Lであり、より好ましくは10g/L~40g/Lである。また、上層26における非OSC材の含有量は、基材10の体積1L当たりの量として、好ましくは40g/L~120g/Lであり、より好ましくは60g/L~100g/Lである。 Preferably, upper layer 26 includes an OSC material. The OSC material may be a carrier or non-carrier. More preferably, the upper layer 26 includes an OSC material and a non-OSC material. The content of the OSC material in the upper layer 26 is preferably 5 g/L to 50 g/L, more preferably 10 g/L to 40 g/L, per 1 L volume of the base material 10. Further, the content of the non-OSC material in the upper layer 26 is preferably 40 g/L to 120 g/L, more preferably 60 g/L to 100 g/L, per 1 L volume of the base material 10.

上層26は、希土類金属元素、遷移金属元素等を含む補助材料を含有していてもよい。 The upper layer 26 may contain auxiliary materials including rare earth metal elements, transition metal elements, and the like.

本実施形態においては、中層24が、NOx吸蔵層として機能することから、上層26は、NOx吸蔵材を実質的に含まなくてよい。好ましい一実施形態では、上層26は、NOx吸蔵材、アルカリ金属元素を含む補助材料、およびアルカリ土類金属元素を含む補助材料を、実質的に含有しない。 In this embodiment, since the middle layer 24 functions as a NOx storage layer, the upper layer 26 does not need to contain substantially NOx storage material. In one preferred embodiment, the upper layer 26 is substantially free of NOx storage material, auxiliary material containing an alkali metal element, and auxiliary material containing an alkaline earth metal element.

上記のように、特有の複層構造を有する触媒層20を備える排ガス浄化用触媒100によれば、内燃機関の始動時のNOxのエミッションとしての排出を抑制しつつ、NOxを高効率で浄化することができ、NOx浄化性能に優れる。 As described above, according to the exhaust gas purifying catalyst 100 including the catalyst layer 20 having a unique multilayer structure, NOx can be purified with high efficiency while suppressing the emission of NOx as an emission when starting an internal combustion engine. It has excellent NOx purification performance.

≪排ガス浄化用触媒100の製造方法≫
排ガス浄化用触媒100は、例えば以下のような方法で製造することができる。まず、基材10と、触媒層20を形成するための触媒層形成用スラリーとを用意する。触媒層形成用スラリーは、例えば、触媒金属源(例えば、触媒金属をイオンとして含む溶液)と、その他成分(例えば、NOx吸蔵材、非OSC材、OSC材、バインダ、各種添加剤等)とを、分散媒中で混合することにより、調製することができる。分散媒としては、例えば、水、水と水溶性有機溶媒の混合物等を使用し得る。スラリーの性状(例えば、粘度、固形分率等)は、使用する基材10のサイズや、セル12(リブ壁14)の形態、触媒層20への要求特性等によって適宜決定することができる。スラリーの粘度調整には、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ヒドロキシエチルメチルセルロース(HEMC)等のセルロース系ポリマーの使用が有利である。
<<Method for manufacturing exhaust gas purification catalyst 100>>
The exhaust gas purifying catalyst 100 can be manufactured, for example, by the following method. First, a base material 10 and a catalyst layer forming slurry for forming the catalyst layer 20 are prepared. The slurry for forming a catalyst layer is, for example, a catalyst metal source (for example, a solution containing a catalyst metal as an ion) and other components (for example, a NOx storage material, a non-OSC material, an OSC material, a binder, various additives, etc.). , can be prepared by mixing in a dispersion medium. As the dispersion medium, for example, water, a mixture of water and a water-soluble organic solvent, etc. can be used. The properties of the slurry (for example, viscosity, solid content, etc.) can be appropriately determined depending on the size of the base material 10 used, the form of the cells 12 (rib walls 14), the characteristics required for the catalyst layer 20, etc. To adjust the viscosity of the slurry, it is advantageous to use cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), and hydroxyethylmethylcellulose (HEMC).

具体的に例えば、触媒金属源を含有する下層形成用スラリー、Pt源およびNOx吸蔵材を含有する中層形成用スラリー、およびRh源を含有する上層形成用スラリーを用意する。このとき、中層形成用スラリーとして、全固形分に対して、NOx吸蔵材に含まれるアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素の濃度が低い中層フロント部形成用スラリーと、全固形分に対して、NOx吸蔵材に含まれるアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素の濃度が高い中層リア部形成用スラリーとを用意する。 Specifically, for example, a slurry for forming a lower layer containing a catalytic metal source, a slurry for forming a middle layer containing a Pt source and a NOx storage material, and a slurry for forming an upper layer containing a Rh source are prepared. At this time, as the slurry for forming the middle layer, a slurry for forming the middle layer front part in which the concentration of alkali metal elements and alkaline earth metal elements contained in the NOx storage material is low with respect to the total solid content, and A slurry for forming a middle layer rear portion having a high concentration of alkali metal elements and alkaline earth metal elements contained in the NOx storage material is prepared.

基材に、公知の塗布方法(例、含浸法、ウォッシュコート法等)により、下層形成用スラリーを塗布し、乾燥後、焼成して下層を形成する。続いて、基材のフロント側端部から所定の位置まで、中層フロント部形成用スラリーを、公知方法に従って塗布し、乾燥する。一方、基材のリア側端部から所定の位置まで、中層リア部形成用スラリーを、公知方法に従って塗布し、乾燥する。そして、これを焼成することによって、中層を形成する。さらに、公知の塗布方法により、これに上層形成用スラリーを塗布し、乾燥後、焼成して上層を形成する。乾燥条件は基材または担体の形状及び寸法により左右されるが、典型的には70~150℃程度(例えば90~130℃)で1~10時間程度である。焼成条件は、典型的には300~800℃程度(例えば400~500℃)で1~4時間程度である。以上のようにして、排ガス浄化用触媒100を得ることができる。 The slurry for forming the lower layer is applied to the base material by a known coating method (eg, impregnation method, wash coating method, etc.), and after drying, it is fired to form the lower layer. Subsequently, a slurry for forming a middle layer front portion is applied from the front end of the base material to a predetermined position according to a known method, and dried. On the other hand, a slurry for forming a middle layer rear portion is applied from the rear end of the base material to a predetermined position according to a known method and dried. Then, by firing this, a middle layer is formed. Further, a slurry for forming an upper layer is applied thereto by a known coating method, and after drying, it is fired to form an upper layer. Drying conditions depend on the shape and dimensions of the substrate or carrier, but are typically about 70 to 150°C (for example, 90 to 130°C) for about 1 to 10 hours. Firing conditions are typically about 300 to 800°C (for example, 400 to 500°C) for about 1 to 4 hours. In the manner described above, the exhaust gas purifying catalyst 100 can be obtained.

≪排ガス浄化用触媒100の用途≫
排ガス浄化用触媒100は、自動車やトラック等の車両や、自動二輪車や原動機付き自転車をはじめとして、船舶、タンカー、水上バイク、パーソナルウォータークラフト、船外機等のマリン用製品、草刈機、チェーンソー、トリマー等のガーデニング用製品、ゴルフカート、四輪バギー等のレジャー用製品、コージェネレーションシステム等の発電設備、ゴミ焼却炉等の内燃機関から排出される排ガスの浄化に好適に用いることができる。なかでも、自動車等の車両に対して好適に用いることができ、特に、ガソリンエンジンを備える車両に対して好適に用いることができる。
≪Applications of exhaust gas purification catalyst 100≫
The exhaust gas purification catalyst 100 is suitable for use in vehicles such as cars and trucks, motorcycles and motorized bicycles, marine products such as ships, tankers, watercraft, personal watercraft, outboard motors, lawn mowers, chainsaws, It can be suitably used for purifying exhaust gas emitted from gardening products such as trimmers, leisure products such as golf carts and four-wheeled buggies, power generation equipment such as cogeneration systems, and internal combustion engines such as garbage incinerators. Among these, it can be suitably used for vehicles such as automobiles, and in particular, it can be suitably used for vehicles equipped with a gasoline engine.

以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Test examples related to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the test examples below.

<試験用基材>
図1に示すような、直径118.4mm、全長114.3mm、基材容量1.26Lの円筒形状のコージェライト製ハニカム基材を、各実施例および各比較例の基材として用意した。この基材の一方の端部をフロント側端部(すなわち、排ガス流入側端部)と規定し、他方の端部をリア側端部(すなわち、排ガス流出側端部)と規定した。
<Test base material>
A cylindrical cordierite honeycomb substrate having a diameter of 118.4 mm, a total length of 114.3 mm, and a substrate capacity of 1.26 L as shown in FIG. 1 was prepared as a substrate for each Example and each Comparative Example. One end of this base material was defined as a front end (that is, an exhaust gas inflow end), and the other end was defined as a rear end (that is, an exhaust gas outflow end).

<実施例1~4および比較例1~5の排ガス浄化用触媒の作製>
硝酸パラジウム水溶液と、ZC複合酸化物粉末と、Al粉末と、イオン交換水とを混合して、下層用Pd含有スラリーを調製した。この下層用Pd含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、上記の基材上に、基材の長さ(筒軸方向の寸法)の100%にわたって塗布した。これを90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することによって、下層を形成した。基材の単位体積あたりのPd量は、74g/cft(約2.61g/L)とした。
<Production of exhaust gas purification catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5>
A palladium nitrate aqueous solution, ZC composite oxide powder, Al 2 O 3 powder, and ion-exchanged water were mixed to prepare a Pd-containing slurry for the lower layer. This Pd-containing slurry for the lower layer was applied onto the above-mentioned base material over 100% of the length of the base material (dimension in the cylinder axis direction) by a wash coating method. This was dried at 90°C for 1 hour and then fired at 500°C for 1 hour to form a lower layer. The amount of Pd per unit volume of the base material was 74 g/cft (about 2.61 g/L).

硝酸白金水溶液と、ZC複合酸化物粉末と、Al粉末と、炭酸バリウムと、イオン交換水とを混合して、中層用Pt含有スラリーを調製した。中層用Pt含有スラリーは、Ba量の異なるものを複数種類用意した。また、炭酸バリウムを含まない中層用Pt含有スラリーも用意した。第1の中層用Pt含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、基材のフロント側端部から基材の長さの50%までの領域に塗布し、90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することでフロント部を形成した。また、第2の中層用Pt含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、基材のリア側端部から基材の長さの50%までの領域に塗布し、90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することでリア部を形成した。これによりフロント部とリア部とを有する中層を形成した。なお、第1の中層用Pt含有スラリーと、第2の中層用Pt含有スラリーにはそれぞれ、基材1Lあたりの、フロント部のBa濃度(C)およびリア部のBa濃度(C)が表1に示す値となるようなBa量のものを選択した。基材の単位体積あたりのPt量は、フロント部およびリア部ともに同じとし、それぞれ30g/cft(約1.06g/L)とした。 A platinum nitrate aqueous solution, ZC composite oxide powder, Al 2 O 3 powder, barium carbonate, and ion-exchanged water were mixed to prepare a Pt-containing slurry for the middle layer. A plurality of types of Pt-containing slurries for the middle layer were prepared with different amounts of Ba. In addition, a Pt-containing slurry for the middle layer that did not contain barium carbonate was also prepared. The first Pt-containing slurry for the middle layer was applied to an area from the front end of the substrate to 50% of the length of the substrate by a wash coat method, dried at 90°C for 1 hour, and then heated at 500°C. A front part was formed by firing for 1 hour. In addition, the second middle layer Pt-containing slurry was applied to an area from the rear end of the base material to 50% of the length of the base material by a wash coat method, and after drying at 90°C for 1 hour, The rear portion was formed by firing at ℃ for 1 hour. This formed a middle layer having a front part and a rear part. The first Pt-containing slurry for middle layer and the second Pt-containing slurry for middle layer each have a Ba concentration (C A ) in the front part and a Ba concentration (C B ) in the rear part per 1L of base material. Those with a Ba content having the values shown in Table 1 were selected. The amount of Pt per unit volume of the base material was the same for both the front part and the rear part, and was 30 g/cft (approximately 1.06 g/L).

硝酸ロジウム水溶液と、ZC複合酸化物粉末と、Al粉末と、イオン交換水とを混合して、上層用Rh含有スラリーを調製した。この上層用Rh含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、上記形成した中層の上に、基材の長さの100%にわたって塗布した。これを90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することによって、上層を形成した。基材の単位体積あたりのRh量は、6g/cft(約0.21g/L)とした。このようにして実施例1~4および比較例1~5の排ガス浄化用触媒を得た。なお、フロント部のBa濃度(C)およびリア部のBa濃度(C)の分析を、それぞれ、基材のフロント側端部およびリア側端部から基材の長さの30%の位置において行って、フロント部のBa濃度(C)およびリア部のBa濃度(C)が表1に示す値であることを確認した。 Rhodium nitrate aqueous solution, ZC composite oxide powder, Al 2 O 3 powder, and ion exchange water were mixed to prepare an Rh-containing slurry for the upper layer. This Rh-containing slurry for the upper layer was applied over 100% of the length of the base material on the middle layer formed above by a wash coating method. This was dried at 90°C for 1 hour and then fired at 500°C for 1 hour to form an upper layer. The amount of Rh per unit volume of the base material was 6 g/cft (about 0.21 g/L). In this way, exhaust gas purifying catalysts of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were obtained. The Ba concentration in the front part (C A ) and the Ba concentration in the rear part (C B ) were analyzed at a position 30% of the length of the base material from the front end and rear end of the base material, respectively. It was confirmed that the Ba concentration in the front part (C A ) and the Ba concentration in the rear part (C B ) were the values shown in Table 1.

<比較例6の排ガス浄化用触媒の作製>
上記の下層用Pd含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、上記の基材上に、基材の長さの100%にわたって塗布した。これを90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することによって、下層を形成した。基材の単位体積あたりのPd量は、74g/cft(約2.61g/L)とした。
<Preparation of exhaust gas purification catalyst of Comparative Example 6>
The above Pd-containing slurry for the lower layer was applied onto the above base material over 100% of the length of the base material by a wash coating method. This was dried at 90°C for 1 hour and then fired at 500°C for 1 hour to form a lower layer. The amount of Pd per unit volume of the base material was 74 g/cft (about 2.61 g/L).

硝酸白金水溶液と、硝酸ロジウム水溶液と、ZC複合酸化物粉末と、Al粉末と、炭酸バリウムと、イオン交換水とを混合して、上層用Pt,Rh含有スラリーを調製した。上層用Pt,Rh含有スラリーは、Ba量の異なるものを2種類用意した。第1の上層用Pt,Rh含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、基材のフロント側端部から基材の長さの50%までの領域に塗布し、90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することで、フロント部を形成した。また、第2の上層用Pt,Rh含有スラリーを、ウォッシュコート法によって、基材のリア側端部から基材の長さの50%までの領域に塗布し、90℃で1時間乾燥した後、500℃で1時間焼成することで、リア部を形成した。これにより、フロント部とリア部とを有する上層を形成した。このとき、基材1Lあたりの、フロント部のBa濃度(C)およびリア部のBa濃度(C)が、表1に示す値となるようにした。基材の単位体積あたりのPt量は、フロント部およびリア部ともに、30g/cft(約1.06g/L)とし、基材の単位体積あたりのPd量は、フロント部およびリア部ともに、37g/cft(約1.31g/L)とした。このようにして比較例6の排ガス浄化用触媒を得た。 A platinum nitrate aqueous solution, a rhodium nitrate aqueous solution, a ZC composite oxide powder, an Al 2 O 3 powder, barium carbonate, and ion-exchanged water were mixed to prepare a Pt and Rh-containing slurry for the upper layer. Two types of Pt and Rh containing slurries for the upper layer were prepared with different amounts of Ba. The first slurry containing Pt and Rh for the upper layer was applied to an area from the front side end of the substrate to 50% of the length of the substrate by a wash coat method, and after drying at 90°C for 1 hour, A front portion was formed by firing at ℃ for 1 hour. In addition, a second slurry containing Pt and Rh for the upper layer was applied to an area from the rear end of the base material to 50% of the length of the base material by a wash coat method, and after drying at 90°C for 1 hour. The rear portion was formed by firing at 500° C. for 1 hour. This formed an upper layer having a front part and a rear part. At this time, the Ba concentration (C A ) in the front part and the Ba concentration (C B ) in the rear part per 1 L of the base material were set to the values shown in Table 1. The amount of Pt per unit volume of the base material is 30 g/cft (approximately 1.06 g/L) for both the front and rear parts, and the amount of Pd per unit volume of the base material is 37 g for both the front and rear parts. /cft (approximately 1.31 g/L). In this way, an exhaust gas purifying catalyst of Comparative Example 6 was obtained.

<NOx吸蔵量評価>
各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒を、100℃以下に冷却後、エンジンベンチの排気管内に設置した。熱交換器で300℃に温度調節したλ値=1.08の排ガスを、排ガス浄化用触媒に流入させた。このとき、触媒流入前の位置でのNOx濃度と触媒流出後の位置でのNOx濃度とを測定し、これに基づいて、基材1LあたりのNOx吸蔵量(mg/L)を算出した。結果を表1に示す。
<NOx storage amount evaluation>
The exhaust gas purifying catalysts of each Example and each Comparative Example were cooled to 100° C. or lower and then installed in an exhaust pipe of an engine bench. Exhaust gas having a λ value of 1.08 whose temperature was adjusted to 300° C. using a heat exchanger was allowed to flow into the exhaust gas purification catalyst. At this time, the NOx concentration at the position before the catalyst inflow and the NOx concentration at the position after the catalyst outflow were measured, and based on these, the NOx storage amount (mg/L) per 1 L of the base material was calculated. The results are shown in Table 1.

<NOx浄化率評価>
各実施例および各比較例の排ガス浄化用触媒を、100℃以下に冷却後、エンジンベンチの排気管内に設置した。熱交換器で300℃に温度調節したλ値=1.08の排ガスを、排ガス浄化用触媒に流入させた。このとき、180秒間の触媒流入前の位置でのNOx積算量と、180秒間の触媒流出後のNOx積算量とを測定し、これに基づいてNOx浄化率(%)を算出した。結果を表1に示す。
<NOx purification rate evaluation>
The exhaust gas purifying catalysts of each Example and each Comparative Example were cooled to 100° C. or lower and then installed in an exhaust pipe of an engine bench. Exhaust gas having a λ value of 1.08 whose temperature was adjusted to 300° C. using a heat exchanger was allowed to flow into the exhaust gas purification catalyst. At this time, the cumulative amount of NOx at the position before the inflow of the catalyst for 180 seconds and the cumulative amount of NOx after the catalyst flowed out for 180 seconds were measured, and based on these, the NOx purification rate (%) was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 2023131483000002
Figure 2023131483000002

表1の結果が示すように、NOx吸蔵層にPtを含有させ、NOx吸蔵層のリア部のBa濃度を高め、Rhを含有する層を、NOx吸蔵層の上側に配置することにより、NOx吸蔵量を高めることができ、NOxを高効率で浄化することができることがわかる。よって、以上の結果より、ここに開示される排ガス浄化用触媒によれば、NOx吸蔵層を備える排ガス浄化用触媒であって、NOx浄化性能に優れる排ガス浄化用触媒を提供できることがわかる。 As shown in the results in Table 1, by containing Pt in the NOx storage layer, increasing the Ba concentration in the rear part of the NOx storage layer, and arranging a layer containing Rh above the NOx storage layer, NOx storage It can be seen that the amount of NOx can be increased and that NOx can be purified with high efficiency. Therefore, from the above results, it can be seen that the exhaust gas purification catalyst disclosed herein can provide an exhaust gas purification catalyst that includes a NOx storage layer and has excellent NOx purification performance.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定
するものではない。請求の範間に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、
変更したものが含まれる。
Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely illustrative and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications of the specific examples illustrated above,
Includes changes.

10 基材
12 セル
14 リブ壁
20 触媒層
22 上層
24 中層
26 下層
100 排ガス浄化用触媒
10 Base material 12 Cell 14 Rib wall 20 Catalyst layer 22 Upper layer 24 Middle layer 26 Lower layer 100 Exhaust gas purification catalyst

Claims (5)

内燃機関の排気経路内に配置され、前記内燃機関から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒であって、
基材と、
前記基材上に形成された触媒層と、
を備え、
前記触媒層は、前記基材側に位置する下層と、表層部側に位置する上層と、前記下層と前記上層との間に位置する中層と、を備え、
前記下層は、触媒金属を含有し、
前記上層は、Rhを含有し
前記中層は、前記排気経路内に配置された際に排ガスの流れ方向の上流側に位置するフロント部と、前記フロント部よりも排ガスの流れ方向の下流側に位置するリア部と、を有し、
前記中層のフロント部および前記リア部はそれぞれ、Ptと、NOx吸蔵材と、を含有し、
前記NOx吸蔵材は、アルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる少なくとも1種のNOx吸蔵元素を含み、
前記リア部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)に対する、前記フロント部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)の比(C/C)が、0<C/C<1を満たす、
排ガス浄化用触媒。
An exhaust gas purification catalyst disposed in an exhaust path of an internal combustion engine to purify exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
base material and
a catalyst layer formed on the base material;
Equipped with
The catalyst layer includes a lower layer located on the base material side, an upper layer located on the surface layer side, and an intermediate layer located between the lower layer and the upper layer,
The lower layer contains a catalytic metal,
The upper layer contains Rh, and the middle layer includes a front part located upstream in the exhaust gas flow direction when disposed in the exhaust path, and a front part located downstream of the front part in the exhaust gas flow direction. a rear part;
The front part and the rear part of the middle layer each contain Pt and a NOx storage material,
The NOx storage material includes at least one NOx storage element selected from the group consisting of alkali metal elements and alkaline earth metal elements,
The ratio ( C A / C B ) satisfies 0<C A /C B <1,
Catalyst for exhaust gas purification.
前記比(C/C)が、0.2<C/C<0.8を満たす、請求項1に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the ratio (C A /C B ) satisfies 0.2<C A /C B <0.8. 前記比(C/C)が、0.4<C/C<0.7を満たす、請求項2に記載の排ガス浄化用触媒。 The exhaust gas purifying catalyst according to claim 2, wherein the ratio (C A /C B ) satisfies 0.4<C A /C B <0.7. 前記フロント部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)が、0g/L超20g/L以下であり、かつ前記リア部に含まれる前記NOx吸蔵元素の基材1L当たりの濃度(C)が、20g/L以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒。 The concentration (C A ) of the NOx storage element contained in the front part per 1 L of the base material is more than 0 g/L and 20 g/L or less, and the NOx storage element contained in the rear part per 1 L of the base material. The catalyst for exhaust gas purification according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration (C B ) of is 20 g/L or more. 前記下層に含まれる触媒金属が、Pdである、請求項1~4のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒。

The exhaust gas purifying catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalytic metal contained in the lower layer is Pd.

JP2022036273A 2022-03-09 2022-03-09 Exhaust gas purification catalyst Pending JP2023131483A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022036273A JP2023131483A (en) 2022-03-09 2022-03-09 Exhaust gas purification catalyst
PCT/JP2023/007814 WO2023171528A1 (en) 2022-03-09 2023-03-02 Exhaust gas purification catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022036273A JP2023131483A (en) 2022-03-09 2022-03-09 Exhaust gas purification catalyst

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023131483A true JP2023131483A (en) 2023-09-22

Family

ID=87935327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022036273A Pending JP2023131483A (en) 2022-03-09 2022-03-09 Exhaust gas purification catalyst

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023131483A (en)
WO (1) WO2023171528A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245523A (en) * 2002-02-25 2003-09-02 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas cleaning system
JP6389420B2 (en) * 2014-11-12 2018-09-12 株式会社キャタラー Exhaust gas purification catalyst
JP2016163856A (en) * 2015-03-06 2016-09-08 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification catalyst
JP6540534B2 (en) * 2016-02-10 2019-07-10 トヨタ自動車株式会社 Storage reduction type NOx catalyst
JP6748590B2 (en) * 2017-03-02 2020-09-02 エヌ・イーケムキャット株式会社 Exhaust gas purification catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023171528A1 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6527935B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
CN108883396B (en) Catalyst for exhaust gas purification
CN107073463B (en) Catalyst for exhaust gas purification
JP5119178B2 (en) Engine exhaust treatment device and method of use
JP5386121B2 (en) Exhaust gas purification catalyst device and exhaust gas purification method
JP4092441B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
US8067330B2 (en) Catalytic material and catalyst for purifying exhaust gas component
CN108778491B (en) Catalyst for exhaust gas purification
JP4807129B2 (en) Diesel particulate filter
JP6864677B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
WO2016133085A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP5014845B2 (en) Exhaust gas purification catalyst, method for producing the same, and exhaust gas purification method using such a catalyst
WO2019065206A1 (en) Exhaust-gas purifying catalyst
JP6748590B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
KR101855537B1 (en) Nox storage catalyst with reduced rh loading
WO2018199250A1 (en) Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method using same
WO2023171528A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP7226943B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
WO2024075420A1 (en) Catalyst for exhaust gas purification
JP7446541B1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP7343718B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP7434489B1 (en) Exhaust gas purification catalyst and catalyst body using the same
JP7430833B1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP7430754B1 (en) Exhaust gas purification catalyst and catalyst body using the same
WO2023176325A1 (en) Exhaust gas purification catalyst